(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した対象物上の静電荷を中和するため、汚れの付着を阻止するコロナエミッターを組み込んだＡＣ電離バーであって、
１若しくはそれ以上の信号発生器であって、
前記信号発生器は、少なくとも１つの双極イオン発生信号と、少なくとも１つの正の清浄信号と、少なくとも１つの負の清浄信号とを生成するものであって、
前記イオン発生信号は１の周波数を有し、前記正の清浄信号と前記負の清浄信号は、前記１の周波数とは異なる別の周波数を有するものである、前記信号発生器と、
１若しくはそれ以上の高電圧電源であって、
前記信号発生器から信号を受信し、
前記イオン発生信号をイオン発生電圧にまで増幅し、
前記正の清浄信号を正の清浄電圧にまで増幅し、
前記負の清浄信号を負の清浄電圧にまで増幅するものである
前記高電圧電源と、
前記イオン発生電圧、前記正の清浄電圧、および前記負の清浄電圧を結合して電離波形を生成するサミングブロックであって、
前記電離波形が前記エミッター上の汚れの付着を最小限に抑えるものである、前記サミングブロックと、
前記エミッターと前記サミングブロック間の電気接続と
を有するＡＣ電離バー。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離バーは、中和すべき前記対象物から６インチよりも近くに位置するものであるＡＣ電離バー。
【請求項３】
請求項１に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであるＡＣ電離バー。
【請求項４】
請求項１に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記正の清浄信号の前記別の周波数または前記負の清浄信号の前記別の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項５】
請求項１に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであって、
前記正の清浄信号の前記別の周波数または前記負の清浄信号の前記別の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項６】
請求項１に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離波形は、
第１の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第２の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正の清浄電圧と、
第３の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第４の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負の清浄電圧と
を有する周期的シーケンスであるＡＣ電離バー。
【請求項７】
帯電した対象物上の静電荷を中和するため、汚れの付着を阻止するコロナエミッターを組み込んだＡＣ電離バーであって、
１若しくはそれ以上の信号発生器であって、
前記信号発生器は、少なくとも１つのイオン発生信号と、少なくとも１つも正の清浄信号と、少なくとも１つの負の清浄信号と、少なくとも１つの正のイオン放逐信号と、少なくとも１つの負のイオン放逐信号とを生成するものであって、
前記イオン発生信号は１の周波数を有し、前記正の清浄信号と前記負の清浄信号は、前記１の周波数とは異なる別の周波数を有するものである、前記信号発生器と、
１若しくはそれ以上の高電圧電源であって、
前記信号発生器から信号を受信し、
前記イオン発生信号をイオン発生電圧にまで増幅し、
前記正の清浄信号を正の清浄電圧にまで増幅し、
前記負の清浄信号を負の清浄電圧にまで増幅し、
前記正のイオン放逐信号を正のイオン放逐電圧にまで増幅し、
前記負のイオン放逐信号を負のイオン放逐電圧にまで増幅するものである
前記高電圧電源と、
前記イオン発生電圧、前記正の清浄電圧、前記負の清浄電圧、前記正のイオン放逐電圧、および前記負のイオン放逐電圧を結合して電離波形を生成するサミングブロックであって、
前記電離波形が前記エミッター上の汚れの付着を最小限に抑えるものである、前記サミングブロックと、
前記エミッターと前記サミングブロック間の電気接続と
を有するＡＣ電離バー。
【請求項８】
請求項７に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離バーは、中和すべき前記対象物から６インチよりも遠くに位置するものであるＡＣ電離バー。
【請求項９】
請求項７に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであるＡＣ電離バー。
【請求項１０】
請求項７に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記正の清浄信号の前記別の周波数、前記負の清浄信号の前記別の周波数、前記正のイオン放逐信号の周波数、または前記負のイオン放逐信号の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項１１】
請求項７に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであって、
前記正の清浄信号の前記別の周波数、前記負の清浄信号の前記別の周波数、前記正のイオン放逐信号の周波数、または前記負のイオン放逐信号の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項１２】
請求項７に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離波形は、
第１の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第２の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正の清浄電圧と、
第３の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正のイオン放逐電圧と、
第４の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第５の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負の清浄電圧と、
第６の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負のイオン放逐電圧と
を有する周期的シーケンスに基づくものであるＡＣ電離バー。
【請求項１３】
帯電した対象物上の静電荷を中和するため、汚れの付着を阻止するエミッターを組み込んだＡＣ電離バーであって、
１若しくはそれ以上の信号発生器であって、
前記信号発生器は、少なくとも１つのイオン発生信号と、少なくとも１つの正の清浄信号と、少なくとも１つの負の清浄信号と、少なくとも１つの正のイオン放逐信号と、少なくとも１つの負のイオン放逐信号と、少なくとも１つのオフ信号とを生成するものであ
って、
前記イオン発生信号は１の周波数を有し、前記正の清浄信号と前記負の清浄信号は、前記１の周波数とは異なる別の周波数を有するものである、前記信号発生器と、
１若しくはそれ以上の高電圧電源であって、
前記信号発生器から信号を受信し、
前記イオン発生信号をイオン発生電圧にまで増幅し、
前記正の清浄信号を正の清浄電圧にまで増幅し、
前記負の清浄信号を負の清浄電圧にまで増幅し、
前記正のイオン放逐信号を正のイオン放逐電圧にまで増幅し、
前記負のイオン放逐信号を負のイオン放逐電圧にまで増幅し、
前記オフ信号の期間中にゼロの出力電圧を生成するものである
前記高電圧電源と、
前記イオン発生電圧、前記正の清浄電圧、前記負の清浄電圧、前記正のイオン放逐電圧、前記負のイオン放逐電圧、および前記オフ信号の期間を結合して電離波形を生成するサミングブロックであって、
前記電離波形が前記エミッター上の汚れの付着を最小限に抑えるものである、前記サミングブロックと、
前記エミッターと前記サミングブロック間の電気接続と
を有するＡＣ電離バー。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離バーは中和すべき前記対象物から６インチよりも遠くに位置するものであるＡＣ電離バー。
【請求項１５】
請求項１３に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は、１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであるＡＣ電離バー。
【請求項１６】
請求項１３に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記正の清浄信号の前記別の周波数、前記負の清浄信号の前記別の周波数、前記正のイオン放逐信号の周波数、前記負のイオン放逐信号の周波数、または前記オフ信号の期間の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項１７】
請求項１３に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は、１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであって、
前記正の清浄信号の前記別の周波数、前記負の清浄信号の前記別の周波数、前記正のイオン放逐信号の周波数、前記負のイオン放逐信号の周波数、または前記オフ信号の期間の周波数は、０．１〜２００ヘルツであるＡＣ電離バー。
【請求項１８】
請求項１３に記載のＡＣ電離バーにおいて、前記電離波形は、
第１の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第２の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正の清浄電圧と、
第３の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正のイオン放逐電圧と、
第４の期間において前記ゼロの出力電圧と、
第５の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第６の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負の清浄電圧と、
第７の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負のイオン放逐電圧と
を有する周期的シーケンスに基づくものであるＡＣ電離バー。
【請求項１９】
静電荷を除去し、同時にコロナエミッター上の汚れの付着を最小限に抑えるためにイオンを発生させる方法であって、
１若しくはそれ以上の信号発生器から信号を生成する工程であって、
前記信号は、少なくとも１つのイオン発生信号と、少なくとも１つの正の清浄信号と、少なくとも１つの負の清浄信号とを含むものであって、
前記イオン発生信号は１の周波数を有し、前記正の清浄信号と前記負の清浄信号は、前記１の周波数とは異なる別の周波数を有するものである、前記生成する工程と、
前記信号を１若しくはそれ以上の高電圧電源に入力する工程であって、
前記イオン発生信号はイオン発生電圧にまで増幅され、
前記正の清浄信号は正の清浄電圧にまで増幅され、
前記負の清浄信号は負の清浄電圧にまで増幅されるものである
前記入力する工程と、
前記イオン発生電圧、前記正の清浄電圧、および前記負の清浄電圧を結合して電離波形を生成する工程と、
前記電離波形を前記エミッターに接続させる工程と
を有する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法おいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものである方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、前記正の清浄電圧の前記別の周波数または前記負の清浄電圧の前記別の周波数は、０．１〜２００ヘルツである方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法おいて、前記イオン発生信号の前記１の周波数は１０００〜１０００００ヘルツであって、前記イオン発生電圧は同数の正および負のイオンを生成するものであって、
前記正の清浄電圧の前記別の周波数または前記負の清浄電圧の前記別の周波数は、０．１〜２００ヘルツである方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法において、前記電離波形は、正のイオン放逐電圧または負のイオン放逐電圧をさらに有するものである方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、前記電離波形は、前記エミッターに電圧を供給しないオフ期間をさらに有するものである方法。
【請求項２５】
静電荷を除去し、同時にコロナエミッター上の汚れの付着を最小限に抑えるためにイオンを発生させる方法であって、
１若しくはそれ以上の高電圧電源によって前記コロナエミッター上に電離波形を配置する工程であって、
前記電離波形は、少なくとも１つのイオン発生電圧と、少なくとも１つの正の清浄電圧と、少なくとも１つの負の清浄電圧とを含むものであって、
前記イオン発生電圧は１の周波数を有し、前記正の清浄電圧と前記負の清浄電圧は、前記１の周波数とは異なる別の周波数を有するものである、前記配置する工程と、
単独の前記イオン発生電圧によってイオンが生成されたとき、前記コロナエミッターの近くの粒子を中和する工程と、
前記正の清浄電圧または前記負の清浄電圧によって、粒子または異物を前記コロナエミッターから遠くへ追い払う工程と
を有する方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、さらに、
前記電離波形を発生させる工程を含み、
前記電離波形は周期的シーケンスを含むものであって、
この周期的シーケーンスは、
第１の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第２の期間において前記イオン発生電圧と共に前記正の清浄電圧と、
第３の期間において単独の前記イオン発生電圧と、
第４の期間において前記イオン発生電圧と共に前記負の清浄電圧と
を有する周期的シーケンスである方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法において、さらに、前記電離波形を発生させる工程を含み、
前記電離波形は正のイオン放逐電圧を生成する工程を含むものであって、
この正のイオン放逐電圧は、
前記正の清浄電圧に続きまたは先行し、かつ、
帯電した対象物の方向へ正のイオンを移動させるものである方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法において、さらに、前記電離波形を発生させる工程を含み、
前記電離波形は、負のイオン放逐電圧を生成する工程を含むものであって、
この負のイオン放逐電圧は、
前記負の清浄電圧に続きまたは先行し、かつ、
帯電した対象物の方向へ負のイオンを移動させるものである方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の方法において、さらに、前記電離波形を発生させる工程を含み、
前記電離波形は、前記エミッターに電圧を供給しない期間を生成する工程を含むものであって、この期間は誘電泳動力が粒子を前記エミッターに誘引する時間の割合を最小限に抑えるものである方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、Ｌａｗｒｅｎｃｅ  ＬｅｖｉｔおよびＰｅｔｅｒ  Ｇｅｆｔｅｒによって２００７年３月１７日付で出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ」と題された米国仮出願第６０／９１８，５１２号に対して優先権を主張するものである。
【０００２】
米国連邦政府によって後援された調査に関する声明
該当なし。
【０００３】
マイクロフィッシュ付属書類の参照
該当なし。
【０００４】
本発明は、静電荷制御に使用されるＡＣ電源によって駆動される電離器に関する。特に、本発明は、前記ＡＣ電源によって駆動される電離器が有用な中和を実行する間、前記電離器内のイオンエミッターの汚れの問題を対象としている。
【背景技術】
【０００５】
ＡＣ電離器では、各エミッターが１つの期間に正電圧を受け、別の期間に負電圧を受ける。従って、各エミッターは、正イオンおよび負イオンの両方を発生させる。
【０００６】
正イオンおよび負イオンは共に、その電荷を中和するために、帯電した対象物に向かって方向づけられる。
【０００７】
イオンエミッターは、周囲の空気または気体媒体内に正イオンおよび負イオンの両方を発生させる。イオンを発生させるためには、少なくとも２つの電極（少なくともその１つがイオンエミッター）間にコロナ放電を生成するために印加されるＡＣ電圧の振幅が、十分に大きくなければならない。
【０００８】
コロナ放電を成立させる最低電圧をコロナ開始電圧、またはコロナ閾値電圧と呼ぶ。コロナ放電の理論的なおよび実験的な研究（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ市のＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ社、１９２９年刊、Ｆ．Ｗ．Ｐｅｅｋの「Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ｉｎ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、およびＣｈｉｃｈｅｓｔｅｒ市のＪｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  &  Ｓｏｎｓ社、１９７８年刊、Ｊ．Ｍ．ＭｅｅｋおよびＪ．Ｄ．Ｃｒａｇｇｓの「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｏｆ  Ｇａｓｅｓ」）によれば、この電圧は、主に、前記イオンエミッターの形状、印加電圧の極性、気体成分、および気圧に依存する。
【０００９】
導線またはフィラメント型イオンエミッターについて、通常、前記コロナ開始電圧は、正の電離電圧ついてはプラス５〜６ｋＶの範囲であり、負の電離電圧についてはマイナス４．５〜５．５ｋＶの範囲である。ポイント型エミッターについて、開始電圧の絶対値は、通常、１〜１．５ｋＶ低い。ここで述べたコロナ開始電圧は、清浄なエミッターに適用される。前記エミッターが清浄ではない場合、コロナ開始電圧は変化する。
【００１０】
当該技術分野では、周囲の空気または気体から運ばれてくる粒子が、前記エミッター上に堆積することが知られている。前記エミッターは、事実上、静電集塵器として機能している。エミッターの汚れは、開放空気中におけるコロナ放電の予期される結果である。汚れの付着は、前記エミッターの形状を変え、開始電圧を上昇させる。
【００１１】
一旦汚れると、リアルタイムのイオン生成が低下し、前記ＡＣ電離器の効率が著しく低下する。前記電離器の正常な動作を復帰させるには、この付着を取り除かなければならない。大きな施設には、数千のエミッターが存在する。汚れの除去は、好ましくない、大きな資源の使い方である。
【００１２】
従来の技術による汚れの除去法は、人手によるブラシを使った研磨および自動のブラシを使った研磨を含む。これらの機械を使用した清浄方法は、効果的ではあるが、さらなる機械部品または操作者の時間が必要である。場合によっては、研磨による清浄では、イオンエミッターによって堆積した汚れが清浄に保たなければならないその製品に移ってしまうことがある。
【００１３】
前記イオンエミッターの汚れの堆積速度を低減するための新たな方法が必要とされている。前記方法は、基礎物理学または電子工学から生まれ、前記電離器を稼動停止させずに機能することが理想である。
【００１４】
さらに、前記汚れ防止法は、ポイント、導線、フィラメント、またはループといった様々なエミッターの構成に適用されるべきである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
クリーンルームの環境内には、粒子、または粒子に転換可能な大きな分子が存在する。従来技術の電離器を前記クリーンルーム内で操作すると、前記エミッターから放射された電界によって粒子が前記エミッターの方向へ引き寄せられるので、前記粒子が前記エミッター上に堆積する。
【００１６】
本発明は、ＡＣ電離器内のエミッター上の汚れの付着を低減する。この新規の原理は、プログラムされた電源を通じて前記エミッター上に電圧波形を印加することにある。これらの電気的波形は、前記エミッターの先端に印加されると、粒子を前記エミッターの電極に誘引するのではなく、前記エミッターの電極から遠くに放逐する。
【００１７】
本発明は、前記エミッター上の汚れの付着を防止する完全に電子的な方法である。本発明は、機能するために空気流または機械的な構成要素を必要としない。しかし、この発明は、空気流または機械的な構成要素と組み合わせてもよい。
【００１８】
エミッターへの粒子の誘引には、主に、（１）クーロン引力および（２）誘電泳動引力の２つの作用がある。両方の引力作用は、基礎的な物理力に関連して理解することができる。
【００１９】
クーロン力は誘引性であることもあれば、反発性であることもある。粒子が正であり、前記エミッターが負であるとき、粒子に対するクーロン誘引が発生する。もしくは、粒子が負であり、前記エミッターが正である。発明の波形は、クーロン引力を最小限に抑え、クーロン反発力を最大化するように設計されている。
【００２０】
前記第２の力が誘電泳動引力である。この力は、非対称な電界が存在するときには必ず作用し、前記比対称な電界が途絶えると作用を終える。電離器のエミッターが先細の棒、導線のフィラメント、ループ、またはその他の形状であるに拘らず、前記エミッターの付近には非対称な電界が存在する。
【００２１】
誘電泳動力は、２つの固有の特性を有する。第１に、粒子に働く誘電泳動力は、空気、窒素、または不活性ガス内では、常に誘引性である。第２に、前記誘電泳動力は、中性粒子に対して作用する。
【００２２】
１若しくはそれ以上の高電圧電源を通じてエミッターに供給される本発明の電子波形は、
ピーク電圧が前記コロナ開始電圧を超えるイオン発生電圧にまで増幅されたイオン発生信号と、
正の粒子を反発するまで正の清浄電圧が増幅された正の清浄信号と、
負の粒子を反発するまで負の清浄電圧が増幅された負の清浄信号と、
対象物の方向へ正のイオンを放逐するまで正のイオン放逐電圧が増幅された正のイオン放逐信号と、
前記対象物の方向へ負のイオンを放逐するまで負のイオン放逐信号が増幅された負のイオン放逐信号と、
オフ期間と
の構成要素のうちの幾つか、または全ての組み合わせである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、電離器付近の対象物を放電するように設計された電離器のための電子回路および電離波形を示す。
【図２】図２は、均衡したイオンおよび中性粒子によって囲まれたコロナエミッターを示す。この状態は、電離波形が均衡イオン発生信号のみを含むときに存在する。
【図３】図３は、電離波形が均衡イオン発生信号と正の清浄信号との両方を含むときのコロナエミッターを示す。近傍の粒子が正の電荷を得、クーロン力によって反発する。
【図４】図４は、電離波形が均衡イオン発生信号と負の清浄信号との両方を含むときのコロナエミッターを示す。近傍の粒子が負の電荷を得、クーロン力によって反発する。
【図５】図５は、電離器の実施形態の電子回路および電離波形を示し、電離波形は清浄信号とイオン放逐信号との両方を含む。
【図６】図６は、電離器の実施形態の電子回路および電離波形を示し、電離波形は、清浄信号と、イオンが発生しない期間とを含む。
【図７】図７は、電離器の実施形態の電子回路および電離波形を示し、電離波形は、清浄信号と、イオン放逐信号と、イオンが発生しない期間とを含む。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、コロナエミッターを有する全ての電離器に適用され、特に電離バー向けに有用である。本発明は、コロナエミッター上の汚れ付着を防止する電子的方法である。
【００２５】
電子波形が前記高電圧電源を通じて電離器のコロナエミッターに印加される。前記波形は、２つの目的を達成するように設計されている。前記第１の目的は、イオンを発生させ、それらを帯電した対象物に供給することである。前記第２の目的は、前記コロナエミッター上の汚れの付着を低減することである。
【００２６】
図１は、コロナエミッターの汚れを低減した電離器の電子回路の第１の実施形態を図示する。図１に示すシステムは、前記電離器の６インチ以内にある帯電した対象物１３に適している。
【００２７】
高周波信号発生器１が高電圧出力を生成する高周波電源３の入力に供給されるイオン発生信号２を生成する。前記高周波電源３が、前記イオン発生信号２を増幅してイオン発生電圧４を生成する。
【００２８】
同時に、低周波信号発生器５が高電圧出力を生成する低周波電源７の入力に供給される正の清浄信号６Ａおよび負の清浄信号６Ｂを生成する。前記低周波電源７が、前記正の清浄信号６Ａおよび負の清浄信号６Ｂを増幅して正の清浄電圧８Ａおよび負の清浄電圧８Ｂを生成する。
【００２９】
サミングブロック１１で、前記イオン発生電圧４、前記正の清浄電圧８Ａ，および負の清浄電圧８Ｂ（訳者注５）が結合して前記電離波形９（訳者注３）を生成する。前記電離波形９は、前記エミッター１０に接続される。基準電極１２が接地基準を提供する。
【００３０】
図１は、２つの信号発生器および２つの電源を示すが、より多くの、またはより少ない信号発生器および電源を使用してもよい。
【００３１】
前記イオン発生信号２のみが印加され、帯電した対象物１３が近くにない期間中、前記エミッター１０の近傍に均衡イオンの安定した状態密度が生成される。何故なら、前記イオン発生信号２の周波数が、およそ１，０００〜１００，０００ヘルツで、通常周波数が２０，０００ヘルツだからである。
【００３２】
２０，０００ヘルツでは、イオンは、前記エミッターの極性が反転する前に脱出するのに十分な時間を有しない。よって、前記生成されたイオンは、前記エミッター１０付近の空間体積内を往復する。前記エミッター１０に近づく粒子は、急速に中和され、クーロン引力またはクーロン反発力のどちらも受けない。
【００３３】
図２は、前記イオン発生信号が印加されたときのエミッター２０付近の空間体積を描写している。前記イオン発生信号がゼロの平均電圧を有するので、前記エミッター付近のイオン２１は均衡している。前記エミッター２０または前記イオン２１のどちらも正味電荷を有しないので、前記エミッター２０近くの粒子２２は中性である。よって、前記エミッター２０の方向へ前記粒子２２を誘引するクーロン力がない。誘電泳動力２３のみが、前記粒子２２を前記エミッター２０に向かって移動させるように作用する。
【００３４】
図３を参照されたい。正の清浄信号が印加されると、この状態が変化する。エミッター３０は、ここで、接地基準に対して正の電圧を得る。前記正に帯電したエミッター３０は、イオン３１の均衡を崩す。負イオンよりも多くの正イオンが存在する。粒子３２は、イオン３１の正の分布と平衡し、それ自体が正となる。前記正の粒子３２は、ここで、クーロン反発力を受け、反発方向３３に沿って前記正のエミッター３０から遠ざかる。再捕捉を防止するには、０．１センチメートルの移動で十分である。この粒子３２が前記エミッター３０を汚す確率は、前記正の清浄信号の印加によって最小限に抑えられた。
【００３５】
図４を参照されたい。負の清浄信号が印加されると、粒子４２は同様の理由で反発する。その極性のみが異なる。エミッター４０は、ここで、接地基準に対して負の電圧を得る。前記負に帯電したエミッター４０は、イオン４１の均衡を崩す。正イオンよりも多くの負イオンが存在する。前記粒子４２は、イオン４１の負の分布と平衡し、それ自体が負となる。前記負の粒子４２は、ここで、クーロン反発力を受け、反発方向４３に沿って前記負のエミッターから遠ざかる。ここでも、前記粒子４２が前記エミッター４０を汚す可能性は最小限である。
【００３６】
正の清浄信号および負の清浄信号の両方を使用する理由は、電離器の全体の均衡を維持するためである。通常、清浄信号は、０．１〜２００ヘルツの周波数を有する。前記イオン発生信号は、通常、正の清浄信号または負の清浄信号の後に単独で実行され、前記粒子の中和を達成する。
【００３７】
前記電離器が帯電した対象物からより遠くに配置されているとき、正のイオン放逐信号および負のイオン放逐信号を電離波形内に組み込んでもよい。この目的は、イオンを前記対象物の方向へ押しやることである。
【００３８】
図５は、コロナエミッターの汚れを低減した電離器の電子回路の別の実施形態を示す。この実施形態は、前記電離器から６インチよりも離れている帯電した対象物に適している。
【００３９】
図５において、高周波信号発生器５１は、高電圧出力を生成する高周波電源５３の入力に供給されるイオン発生信号５２を生成する。前記高周波電源５３は、前記イオン発生信号５２を増幅してイオン発生電圧５４を生成する。
【００４０】
同時に、低周波信号発生器５５は、正の清浄信号５６Ａ、負の清浄信号５６Ｂ、正のイオン放逐信号５６Ｃ、および負のイオン放逐信号５６Ｄを生成し、これらの信号は、高電圧出力を生成する低周波電源５７の入力に供給される。前記低周波電源５７は、前記正の清浄信号５６Ａ、前記負の清浄信号５６Ｂ、前記正のイオン放逐信号５６Ｃ、および前記負のイオン放逐信号５６Ｄを増幅して、正の清浄電圧５８Ａ、負の清浄電圧５８Ｂ、正のイオン放逐電圧５８Ｃ、および負のイオン電圧５８Ｄを生成する。
【００４１】
サミングブロック６１内で、前記イオン発生電圧５４、前記正の清浄電圧５８Ａ、前記負の清浄電圧５８Ｂ、前記正のイオン放逐電圧５８Ｃ、および前記負のイオン放逐電圧５８Ｄが結合して、前記電離波形５９を生成する。前記電離波形５９は、基準電極６２と関連して動作する前記エミッター６０に接続されている。
【００４２】
前記正の清浄信号５６Ａは、クーロン反発力によって前記エミッターの近傍から粒子を移動させるように設計されている。前記正のイオン放逐信号５６Ｃは、正のイオンを前記帯電した対象物６３の方向へ移動させるように設計されている。前記正の清浄信号５６Ａおよび前記正のイオン放逐信号５６Ｃは同じ極性を有するが、大きさおよび持続時間は異なってもよい。イオンは粒子よりも移動しやすいので、通常、前記正のイオン放逐信号５６Ｃの振幅は、前記正の清浄信号５６Ａの振幅よりも小さい。但し、これは必要条件ではない。
【００４３】
図６は、前記エミッターがイオンを発生させない期間の導入を示す。前記非発生期間の導入は、前記電離器の性能にほとんど影響を与えない。しかし、幾つかの利点がある。第１に、消費電力を低減する。第２に、オゾンの発生を低減する。第３に、エミッターの腐食を低減する。第４に、動作周波数の低下が、前記粒子の発生をさらに低減する。
【００４４】
第５に、前記エミッターの方向へ向かう中性粒子の誘電泳動引力が低減され、前記エミッター上の異物の付着がさらに低減される。誘電泳動引力を表す方程式は下記の通りである。
【００４５】
【数１】
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【００４６】
但し、
ε１は、粒子の周りの空気または気体の誘電率、
ε２は、粒子の誘電率、
Ｒは、粒子の半径、および
∇・Ｅは、その電界強度の傾きである。
【００４７】
粒子は常に空気または気体よりも高い誘電率を有するので、前記方程式は、前記誘電泳動力Ｆｄが誘引性であることを示している。即ち、前記エミッターが帯電しているときは、粒子は必ず前記エミッターの方向へ移動する。前記電源を切ることによって前記誘電泳動引力が中断され、クーロン反発力によって前記粒子が前記エミッターから遠ざかる時間が提供される。
【００４８】
図６の実施形態について、高周波信号発生器７１が、高電圧出力を生成する高周波電源７３の入力に供給されるイオン発生信号７２Ａを生成する。前記高周波電源７３は、前記イオン発生信号７２Ａを増幅してイオン発生電圧７４を生成する。図示の通り、前記イオン発生信号７２Ａは連続的ではなく、オフ期間信号７２Ｂを含む。前記オフ期間信号７２Ｂの期間中、イオンは発生しない。
【００４９】
図６において、低周波信号発生器７５が、高電圧出力を生成する低周波電源７７の入力に供給される正の清浄信号７６Ａおよび負の清浄信号７６Ｂを同時に生成する。前記低周波電源７７は、前記正の清浄信号７６Ａおよび前記負の清浄信号７６Ｂを増幅して、正の清浄電圧７８Ａおよび負の清浄電圧７８Ｂを生成する。
【００５０】
サミングブロック８１で、前記イオン発生電圧７４、前記正の清浄電圧７８Ａ、および負の前記清浄電圧７８Ｂが結合して電離波形７９を生成する。前記電離波形７９は、前記エミッター８０に供給される。前記電離波形７９は、オフ期間信号７２Ｂに応答して電離が起こらない期間を含むことに注目されたい。
【００５１】
図７は、イオン発生信号９２Ａ内に含まれるオフ期間９２Ｂを使用した別の実施形態を示す。図７において、高周波信号発生器９１が、高電圧出力を生成する高周波電源９３の入力に供給されるイオン発生信号９２Ａを生成する。前記高周波電源９３は、前記イオン発生信号９２Ａを増幅してイオン発生電圧９４を生成する。
【００５２】
同時に、低周波信号発生器９５が、高電圧出力を生成する低周波電源９７の入力に供給される正の清浄信号９６Ａ、負の清浄信号９６Ｂ、正のイオン放逐信号９６Ｃ、および負のイオン放逐信号９６Ｄを生成する。前記低周波電源９７は、前記正の清浄信号９６Ａ、前記負の清浄信号９６Ｂ、前記正のイオン放逐信号９６Ｃ、および前記負のイオン放逐信号９６Ｄを増幅して、正の清浄電圧９８Ａ、負の清浄電圧９８Ｂ、正のイオン放逐電圧９８Ｃ、および負のイオン放逐電圧９８Ｄを生成する。
【００５３】
サミングブロック１０１で、前記イオン発生電圧９４、前記正の清浄電圧９８Ａ、前記負の清浄電圧９８Ｂ、前記正のイオン放逐電圧９８Ｃ、および前記負のイオン放逐電圧９８Ｄが結合して電離波形９９を生成する。前記電離波形９９は、前記エミッター１００に接続される。
【００５４】
前記正の清浄信号９６Ａは、クーロン反発力によって粒子を前記エミッターの近傍から移動させるように設計されている。前記正のイオン放逐信号９６Ｃは、正イオンを前記帯電した対象物の方向に移動させるように設計されている。前記正の清浄信号９６Ａおよび前記正のイオン放逐信号９６Ｃは、同一の極性を有するが、大きさおよび持続期間は異なってもよい。通常、イオンは粒子よりも移動しやすいので、前記正のイオン放逐信号９６Ｃの振幅は、前記正の清浄信号９６Ａの振幅よりも小さい。但し、これは必要条件ではない。
【００５５】
前記負の清浄信号９６Ｂおよび前記負のイオン放逐信号９６Ｄは、前記正の清浄信号９６Ａおよび前記正のイオン放逐信号９６Ｃと同様の機能を実行するが、負の極性を使用する。
【００５６】
前記イオン発生信号は、通常、正の放逐信号９６Ｃまたは負のイオン放逐信号９６Ｄの後に単独で実行される。
【００５７】
前記電離波形９９は、イオンが発生しない期間を示す。
【００５８】
コストおよびスペースを考慮すると、信号発生器および電源の数を削減することが望ましい。これは、前記低周波信号を１つの低周波信号発生器によって結合し、前記結合した信号を１つの低周波電源に転送することで実現できる。同様に、高周波信号を１つの高周波信号発生器によって処理し、１つの高周波電源に転送することができる。
【００５９】
信号の持続期間、順番、および電圧の振幅は、前記電離器の付近の空中の異物の種類および濃度によって異なる。さらに、信号は方形波以外の形状を有してもよい。曲線、台形、三角形、または非対称形が適用可能である。このような変型は本発明の範囲内である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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